JPH06226668A - 物品位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目的は、物品の高さ情報に基づく撮像手段の
操作を廃止して、作業効率の改善を計ると共に、正確に
物品の変位を検出することのできる物品位置検出装置を
提供することにある。 【構成】 物品を撮像する撮像手段と、その撮像手段の
撮像画像情報に基づいて、前記物品の設定基準状態に対
する変位量を検出する検出手段とが設けられている物品
位置検出装置であって、前記検出手段が、前記撮像手段
の撮像画像情報に基づいて、撮像画像上における前記物
品の変位量及び大きさを求め、その求められた物品の大
きさと前記物品の実際の大きさとの比に基づいて、前記
物品の変位量を補正して、前記物品の実際の変位量を検
出するように構成されている物品位置検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物品を撮像する撮像手
段と、その撮像手段の撮像画像情報に基づいて、前記物
品の設定基準状態に対する変位量を検出する検出手段と
が設けられている物品位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の物品位置検出装置は、例えば、段
積みされた物品を移載する移載装置に用いられる。この
場合、物品を的確に移載するためには、物品の設定基準
状態に対する変位を正確に測定する必要がある。ここ
で、設定基準状態とは、物品の基準点（例えば中心点）
が予め設定された基準位置に一致し、且つ、物品の傾き
が予め設定された基準の傾きと一致する状態をいう。従
って、前記変位には、基準点の位置ズレと傾きのズレと
を含む。従来、物品の変位を測定するにおいて、カメラ
等の撮像手段と変位を測定する対象物品との距離に基づ
いて、撮像手段を操作し、撮像画像上の物品の大きさが
常に所定の大きさとなるようにして撮像を行っている。
つまり、例えば撮像手段に距離センサを備えさせてお
き、その距離センサの情報に基づいて撮像手段を操作し
て、撮像手段と対象物品との距離が所定の距離となるよ
うにして撮像を行っている。又は、特開平２−２６９５
８８号公報に示すように、予め物品の高さ情報を入力し
ておき、その情報に基づいて、撮像手段を操作して撮像
を行っている。尚、上記特開平２−２６９５８８号公報
では、物品の変位を的確に検出するために、例えば、物
品に物品の色とコントラストのとれる色のテープ等を貼
り、そのテープ等からの反射光に基づいて、物品の変位
を測定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、撮像手段と対象物品との距離に基づいて撮像手
段を操作しなければならないので、距離センサを設けて
物品との距離情報を得る、あるいは予め物品の高さ情報
を入力しておく等の処理が必要である。このため、距離
センサを設ける場合には、設備がコストアップとなる問
題がある。又、予め物品の高さ情報を入力しておく場合
には、物品の高さが変わる度に物品の高さ情報を入力し
直す必要があり、しかも、段積みされた最上段の物品の
高さは物品の状態（高さ方向の膨らみ等）により多少変
化するため、撮像手段と物品との距離が変わってしま
い、物品の正確な変位を検出することができないという
問題がある。本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、物品の高さ情報に基づく撮像手
段の操作を廃止して、作業効率の改善を計ると共に、正
確に物品の変位を検出することのできる物品位置検出装
置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の物品位置検出装
置は、物品を撮像する撮像手段と、その撮像手段の撮像
画像情報に基づいて、前記物品の設定基準状態に対する
変位量を検出する検出手段とが設けられているものであ
って、その第１特徴構成は、前記検出手段が、前記撮像
手段の撮像画像情報に基づいて、撮像画像上における前
記物品の変位量及び大きさを求め、その求められた物品
の大きさと前記物品の実際の大きさとの比に基づいて、
前記物品の変位量を補正して、前記物品の実際の変位量
を検出するように構成されている点にある。第２特徴構
成は、前記物品における前記撮像手段の被撮像面に対し
て、その物品からはみ出る長さを有するスリット光を投
射する投光手段を設け、前記検出手段が、前記撮像手段
の撮像画像情報に基づいて、前記物品上のスリット光に
対応する領域を抽出して、撮像画像上における前記物品
の変位量及び大きさを求めるように構成されている点に
ある。

【０００５】

【作用】本発明の第１特徴構成によれば、撮像手段の撮
像画像情報に基づいて求めた撮像画像上の物品の変位
を、撮像画像上の物品の大きさと実際の物品の大きさと
の比に基づいて補正して、実際の変位量を検出する。第
２特徴構成によれば、投光手段により物品の被撮像面に
対しスリット光を投光し、その投光したスリット光を撮
像する。そして、その撮像画像情報に基づいて、物品上
のスリット光に対応する領域のみを抽出して、撮像画像
上における物品の変位量及び大きさを求め、更に、その
撮像画像上における物品の大きさと実際の物品の大きさ
との比に基づいて、撮像画像上における物品の変位量を
補正する。

【０００６】

【発明の効果】上記第１特徴構成によれば、物品と撮像
手段との距離が変わっても、物品の実際の変位量を検出
することができるので、物品の高さ情報に基づく撮像手
段の操作を廃止して、作業効率の改善を計ると共に、正
確に物品の変位を検出することのできる物品位置検出装
置を提供するに至った。第２特徴構成によれば、撮像し
たスリット光のデータより物品の変位を検出することが
できるので、物品にテープ等を貼り付けなくても物品の
変位を的確に検出することができる。従って、第１特徴
構成による効果に加えて、物品にテープ等を貼り付ける
手間が無く、よって全体として一層作業効率を改善する
ことができるに至った。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の物品位置検出装置を、段積み
された物品を移載する移載装置に適用した実施例を図面
に基づいて説明する。図１０に示すように、所定位置に
あるパレット１上に段積みされた物品Ｅを、コンベア２
上に移載する移載装置が設けられている。移載装置につ
いて簡単に説明を加えると、ベースフレーム３に対して
縦軸芯α回りに旋回自在に枢支された旋回フレーム４
と、その旋回フレーム４の上部に横軸芯φ１回りに揺動
自在に枢支された第１アーム５と、その第１アーム５の
先端部に横軸芯φ２回りに揺動自在に枢支された第２ア
ーム６と、その第２アーム６の先端部の縦軸芯β回りに
回動自在に吊着された物品支持具７とが設けられてい
る。図中８は、移載装置の作動を制御するコントローラ
である。物品支持具７は、第１アーム５及び第２アーム
６の揺動に関わらず水平に維持されるように構成されて
いる。つまり、物品支持具７を水平に維持した状態で昇
降並びに水平移動させることができる。

【０００８】図９に示すように、物品支持具７には、物
品Ｅの上面を吸着支持する複数の吸着パッド１０と、吸
着パッド１０に吸着支持された物品Ｅを挟持する挟持部
１１と、物品Ｅに対して上方から投光する投光手段とし
ての投光部１２と、物品Ｅを撮像する撮像手段としての
撮像部１３とが取り付けられている。

【０００９】パレット１上に載置される物品Ｅの配置パ
ターンは、物品Ｅの大きさなどにより変化するが、各パ
ターンには夫々パターンコードが定められている。この
パターンコードと物品Ｅの幅ｗ，奥行きｄとをコントロ
ーラ８に入力すると、コントローラ８は予め定められた
順序で物品Ｅをコンベア２上に移載する。

【００１０】投光部１２は、図１に示すように、物品Ｅ
における撮像部１３の被撮像面に対して、その物品Ｅか
らはみ出る長さを有する直線スリット光を３本照射する
３個のレーザにて構成されている。そして、これら３本
のスリット光夫々が投光状態と非投光状態とに自在に切
り換えられるように構成されている。尚、物品Ｅにおけ
る撮像部１３の被撮像面は、矩形状をしているものとす
る。

【００１１】撮像部１３の画像情報は、コントローラ８
に入力される。コントローラ８は、撮像部１３の撮像画
像情報に基づいて、撮像画像上のスリット光に対応する
領域のみを抽出し、その抽出した撮像画像上のスリット
光に対応する領域のうち物品上のスリット光に対応する
領域を検出する。そして、物品上のスリット光の領域の
端点の位置座標を求め、その位置座標に基づいて、撮像
画像上における物品Ｅの設定基準状態に対する変位量及
び物品Ｅの大きさを求め、この求めた物品Ｅの撮像画像
上における大きさと物品Ｅの実際の大きさとの比に基づ
いて、物品Ｅの変位量を補正して、物品Ｅの実際の変位
量を検出するように構成されている。従って、コントロ
ーラ８は、物品Ｅの設定基準状態に対する変位量を検出
する検出手段として機能する。

【００１２】先ず、コントローラ８が、撮像部１３の撮
像画像情報に基づいて、撮像画像上のスリット光に対応
する領域のみを抽出する抽出方法について説明する。図
６のフローチャートに示すように、撮像部１３は、先
ず、投光部１２が非投光状態にあるときの画像を撮影す
る。この画像にエッジ強調処理を行うと、図２の（イ）
に示す画像Ｚ０が得られる。次に、撮像部１３は、投光
部１２がスリット光Ｌ１，Ｌ２を投光する投光状態にあ
るときの画像を撮影する。この画像情報にエッジ強調処
理を行うと、図２の（ロ）に示す画像Ｚ１が得られる。
更に、撮像部１３は、投光部１２がスリット光Ｌ２，Ｌ
３を投光する投光状態にあるときの画像を撮影する。こ
の画像にエッジ強調処理を行うと、図２の（ハ）に示す
画像Ｚ２が得られる。

【００１３】そして、図８のフローチャートに示すよう
に、図２（ロ）の画像Ｚ１と図２（イ）の画像Ｚ０とを
減算処理し、その減算処理された画像情報を設定しきい
値にて２値化処理を行うと、図２の（ニ）に示すような
撮像画像上のスリット光に対応する領域のみが抽出され
る。又、図２（ハ）の画像Ｚ２と図２（イ）の画像Ｚ０
とを減算処理し、その減算処理された画像情報を設定し
きい値にて２値化処理を行うと、図２の（ホ）に示すよ
うな撮像画像上のスリット光に対応する領域のみが抽出
される。

【００１４】上記エッジ強調処理を、図７のフローチャ
ートにて説明する。エッジ強調処理では、先ず、撮像部
１３の撮像画像情報をキルシュのエッジ強調を行った
後、メディアンフィルタにてノイズ除去を行って、ヒス
トグラムを作成し、このヒストグラムに基づいてしきい
値を決定し、そのしきい値にて２値化処理を行う。その
後、再度ノイズ除去を行って、細線化を行うように構成
されている。

【００１５】次に、コントローラ８が、上記の如く抽出
した撮像画像上のスリット光に対応する領域のうち、物
品上のスリット光に対応する領域を検出する検出方法に
ついて説明する。図８のフローチャートに示すように、
減算処理後２値化した画像である図２（ニ）及び図２
（ホ）より、図３の如く、直交する２方向として、ｘ軸
方向及びｙ軸方向のヒストグラムを作成する。尚、この
図３は、図２（ニ）の画像のヒストグラムを作成した場
合を示している。このとき、減算処理後２値化した画像
におけるスリット光の領域は、物品Ｅ上の領域Ｔ５と物
品Ｅ外の領域Ｔ１〜Ｔ４とに分割され、しかも、減算処
理により、物品Ｅ上の領域と物品Ｅ外の領域との間には
ｘ軸方向及びｙ軸方向における隙間が生じるので、ｘ軸
方向及びｙ軸方向のヒストグラムを作成すると、図３の
ｅ _1,ｅ₂ 及びｆ_1,ｆ₂ の如く値が零となる部分が生じ
る。

【００１６】従って、このヒストグラムが零となる位置
よりも内方側の領域を抽出することにより、物品上のス
リット光に対応する領域を抽出することができる。よっ
て、図２の（ニ）及び（ホ）夫々の画像においてヒスト
グラムを作成し、ヒストグラムが零となる位置よりも内
方側の領域を抽出すると、図２の（ヘ）及び（ト）の画
像が得られる。尚、スリット光Ｌ１，Ｌ３が画像のｙ軸
方向と一致し、且つ、スリット光Ｌ２が画像のｘ軸方向
と一致するように、投光部１２及び撮像部１３が設けら
れている。

【００１７】次に、コントローラ８は、図２の（ヘ）及
び（ト）より、物品上のスリット光の領域の端点Ｐ１〜
Ｐ５の位置座標を求め、その位置座標に基づいて、図４
に示すように、撮像画像上における物品Ｅの傾きａ及び
頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置座標を求める。そして、それ
ら頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置座標に基づいて、撮像画像
上における物品Ｅの大きさとしての幅ｗ’を算出する。
尚、図中ｄ’は、撮像画像上における物品Ｅの奥行きを
示している。以下、撮像画像上における物品Ｅの傾きａ
及び各頂点の位置座標及び幅ｗ’を求める算出方法につ
いて説明する。物品Ｅ上のスリット光の領域の端点Ｐ１
〜Ｐ６の位置座標を夫々（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ
２），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４），（Ｘ５，Ｙ
５），（Ｘ６，Ｙ６）とすると、物品Ｅの傾きａを下記
数１にて算出する。

【数１】ａ＝（Ｙ５−Ｙ１）／（Ｘ５−Ｘ１） ＝（Ｙ６−Ｙ３）／（Ｘ６−Ｘ３） そして、直線ＡＢ，ＤＣ，ＢＣ，ＡＤを示す方程式夫々
を、下記数２の様に設定する。

【数２】ＡＢ：ｙ＝ａ（ｘ−Ｘ１）＋Ｙ１ ＤＣ：ｙ＝ａ（ｘ−Ｘ３）＋Ｙ３ ＢＣ：ｙ＝（Ｘ２−ｘ）／ａ＋Ｙ２ ＡＤ：ｙ＝（Ｘ４−ｘ）／ａ＋Ｙ４

【００１８】よって、上記数２の方程式より各直線の交
点を求めることにより、下記数３の如く、撮像画像上に
おける物品Ｅの頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置座標を求め
る。

【数３】 頂点Ａ＝（（ａＹ４−ａＹ１＋ａ² Ｘ１＋Ｘ４）／（ａ² ＋１）， （ａ² Ｙ４＋Ｙ１＋ａＸ４−ａＸ１）／（ａ² ＋１）） 頂点Ｂ＝（（ａＹ２−ａＹ１＋ａ² Ｘ１＋Ｘ２）／（ａ² ＋１）， （ａ² Ｙ２＋Ｙ１＋ａＸ２−ａＸ１）／（ａ² ＋１）） 頂点Ｃ＝（（ａＹ２−ａＹ３＋ａ² Ｘ３＋Ｘ２）／（ａ² ＋１）， （ａ² Ｙ２＋Ｙ３＋ａＸ２−ａＸ３）／（ａ² ＋１）） 頂点Ｄ＝（（ａＹ４−ａＹ３＋ａ² Ｘ３＋Ｘ４）／（ａ² ＋１）， （ａ² Ｙ４＋Ｙ３＋ａＸ４−ａＸ３）／（ａ² ＋１）） 上記数３の頂点Ａ，Ｂより、幅ｗ’を下記数４にて算出
する。

【数４】 ｗ’＝（（Ｘ２−Ｘ４）² ／（ａ² ＋１））^1/2

【００１９】更に、コントローラ８は、頂点Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの位置座標に基づいて、撮像画像上における物品
Ｅの中心点の座標を算出し、この中心点の座標の画面の
中心点に対するｘ軸方向及びｙ軸方向の位置ズレ量Δ
ｘ’，Δｙ’を算出する。つまり、物品Ｅの設定基準状
態に対する撮像画像上における変位量を求める。尚、こ
のときの式は省略する。そして、コントローラ８は、上
記数４で求めた幅ｗ’と物品Ｅの実際の幅ｗとの比に基
づいて、下記数５の如く、上記位置ズレ量Δｘ’，Δ
ｙ’を補正して実際の位置ズレ量Δｘ，Δｙを検出す
る。

【数５】Δｘ＝Δｘ’（ｗ／ｗ’） Δｙ＝Δｙ’（ｗ／ｗ’）

【００２０】次に、図５のフローチャートを参照しなが
ら、コントローラ８の作動を説明する。先ず、入力され
たパターンコードに基づいて、移載する物品Ｅを定め、
その物品Ｅに対応した所定位置に物品支持具７を移動す
る。物品Ｅに対して投光部１２及び撮像部１３を操作し
て、撮像部１３からの情報に基づいて、前述のように物
品Ｅの傾きａと中心点の位置ズレ量Δｘ，Δｙを求め
る。次に、求めた変位量に合わせて、物品支持具７の位
置を補正する。そして、物品支持具７を下降させ、吸着
パッド１０と挟持部１１を保持状態にして、物品Ｅを保
持する。物品Ｅを保持したまま物品支持具７をコンベア
２上に移動する。物品支持具７を下降させ、吸着パッド
１０と挟持部１１を保持解除状態にする。もって、一回
の移載動作が終了する。以上の動作を移載の完了まで繰
り返す。

【００２１】〔別実施例〕 上記実施例の投光部１２は、スリット光Ｌ１，Ｌ３
夫々を投光するレーザを別々に備えているが、１つのレ
ーザの投光角度を操作して、又は１つのレーザの位置を
移動させて、スリット光Ｌ１，Ｌ３を投光するようにし
ても良い。 上記実施例では、撮像画像上における物品Ｅの大き
さとしての幅ｗ’と物品Ｅの実際の大きさとしての幅ｗ
との比に基づいて、物品Ｅの変位量としての位置ズレ量
を補正して、実際の位置ズレ量を検出しているが、画像
上の物品Ｅの奥行きｄ’と物品Ｅの実際の奥行きｄとの
比に基づいて、上記位置ズレ量を補正するようにしても
良いし、その他の部分例えば図４の頂点ＡＣ間又はＢＤ
間（対角線）における画像上の距離と実際の距離との比
に基づいて、上記位置ズレ量を補正するようにしても良
い。又、物品Ｅにおける撮像手段１３の被撮像面上に所
定の幅のマークを設けて撮像を行い、撮像画像上におけ
るマーク幅と実際のマーク幅との比に基づいて物品Ｅの
変位量を補正するようにしても良い。 上記実施例では、物品Ｅの上方より投光及び撮像を
行って、上方より見た物品Ｅの変位量を検出するように
構成されているが、物品Ｅの側面より見た変位量を検出
する必要がある場合には、物品Ｅの側面より投光及び撮
像を行って、側面より見た物品Ｅの変位量を検出するよ
うにしても良い。 上記実施例では、撮像手段１３の被撮像面が矩形状
の物品Ｅの場合において、物品Ｅの変位量を検出するよ
うに構成されているが、矩形状の物品に限定されるもの
ではなく、例えば、角が丸いようなもの、円状のもの等
に応用することができる。つまり、物品Ｅが袋状のもの
であれば、しばしば角が変形してしまい易いが、この場
合にも上記実施例の如く、物品Ｅが矩形状であるとして
頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを仮想し、その頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
の位置座標を求めて、頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置座標よ
り物品Ｅの変位量を検出するようにしても良い。又、物
品Ｅが球状又は円筒状のものであれば、直交する２本の
スリット光を投光して、上記実施例の如く、物品Ｅ上に
対応するスリット光領域の端点４個を検出し、その４個
の端点の位置座標より、物品Ｅの中心位置座標を求め、
物品Ｅの変位量を検出するようにしても良い。 上記実施例では、３本のスリット光を投光して物品
Ｅの変位量を検出しているが、１本のスリット光のみを
投光して、１方向における変位量のみを抽出するように
しても良い。 上記実施例では、互いに直交する３本の直線スリッ
ト光を用いているが、スリット光は必ずしも直線でなく
ても良く、又、必ずしも直交していなくても良い。つま
り、物品Ｅの各辺（ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＡ）夫々とス
リット光が異なる位置で交差するようにスリット光を投
光すれば良い。

【００２２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】物品位置検出装置の斜視図

【図２】画像処理の説明図

【図３】画像処理の説明図

【図４】変位検出の原理説明図

【図５】制御作動のフローチャート

【図６】撮像画像のフローチャート

【図７】エッジ強調処理のフローチャート

【図８】画像処理のフローチャート

【図９】物品支持具の要部側面図

【図１０】移載装置の側面図

【図１１】別実施例に係る画像処理の説明図

【図１２】別実施例に係る変位検出の原理説明図

【符号の説明】

８ 検出手段 １２ 投光手段 １３ 撮像手段 Ｅ 物品 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ スリット光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品（Ｅ）を撮像する撮像手段（１３）
   と、その撮像手段（１３）の撮像画像情報に基づいて、
   前記物品（Ｅ）の設定基準状態に対する変位量を検出す
   る検出手段（８）とが設けられている物品位置検出装置
   であって、前記検出手段（８）は、 前記撮像手段（１３）の撮像画像情報に基づいて、撮像
   画像上における前記物品（Ｅ）の変位量及び大きさを求
   め、 その求められた物品（Ｅ）の大きさと前記物品（Ｅ）の
   実際の大きさとの比に基づいて、前記物品（Ｅ）の変位
   量を補正して、前記物品（Ｅ）の実際の変位量を検出す
   るように構成されている物品位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記物品（Ｅ）における前記撮像手段
   （Ｅ）の被撮像面に対して、その物品（Ｅ）からはみ出
   る長さを有するスリット光（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を投射
   する投光手段（１２）を設け、 前記検出手段（８）は、 前記撮像手段（１３）の撮像画像情報に基づいて、前記
   物品（Ｅ）上のスリット光に対応する領域を抽出して、
   撮像画像上における前記物品（Ｅ）の変位量及び大きさ
   を求めるように構成されている請求項１記載の物品位置
   検出装置。